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深圳先進院/電子材料院朱朋莉、毛竹等 AOM:動態(tài)共價鍵構筑的形狀記憶、自修復、可回收和全色發(fā)光的超長有機磷光類玻璃體材料
2022-09-24  來源:高分子科技

  超長有機磷光(UOP)高分子材料在光電子、生物成像和信息加密等領域受到廣泛關注。然而,具有可變機械強度、自修復和優(yōu)良加工性能的UOP材料仍然是一項挑戰(zhàn)。


  近日,深圳先進電子材料國際創(chuàng)新研究院朱朋莉研究員、毛竹副研究員課題組和中山大學池振國教授課題組聯(lián)合提出通過在類玻璃體材料中摻雜不同磷光體,實現(xiàn)高分子材料UOP的同時賦予其形狀記憶、自修復、可回收等性能。在室溫條件下,這類非晶態(tài)聚合物的磷光壽命可達1.75 s;此外,該超長有機磷光體系浸泡于水中4周后仍可表現(xiàn)出良好的發(fā)光性能。此研究為多功能超長有機磷光體系的構建及應用提供了一種簡便、高效、經(jīng)濟的策略。近期,相關工作以“Shape-Memorable, Self-Healable, Recyclable, and Full-Color Emissive Ultralong Organic Phosphorescence Vitrimers with Exchangeable Covalent Bonds”為題在Advanced Optical Materials上在線發(fā)表。 


圖1 選擇不同結構的固化劑構建具有不同彈性模量的類玻璃體材料,同時摻雜的不同磷光體使體系具有藍色、綠色、黃色和紅色的超長室溫磷光。 


圖2 室溫下環(huán)氧樹脂/酸酐體系在365 nm激光照射后的磷光照片、穩(wěn)態(tài)光譜和延遲磷光光譜。


  摻雜不同磷光體的環(huán)氧樹脂/酸酐體系在365 nm激發(fā)后,可分別表現(xiàn)出藍、綠、黃、紅四種顏色,其中肉眼可觀察到的藍色磷光可達22 s。通過延遲磷光光譜和磷光壽命光譜測得藍色磷光的主峰位于480 nm左右,磷光壽命為1.75 s;綠色磷光的主峰位于530 nm左右,磷光壽命為1.38 s;測得黃色磷光的峰位于535 nm和570 nm左右,磷光壽命為1.33 s;測得紅色磷光的主峰位于610 nm左右,磷光壽命為0.36 s。這種超長有機磷光表明環(huán)氧樹脂/酸酐體系類玻璃體材料良好的剛性環(huán)境有效的抑制了激發(fā)態(tài)分子的振轉運動,有利于超長有機磷光材料的制備。 


圖3 選擇不同的固化劑體系調整超長有機磷光類玻璃體材料的拉伸性能。


  選擇不同的固化劑可賦予類玻璃體材料不同的機械性能、玻璃化轉變溫度等,調整這些性能可滿足超長有機磷光類玻璃體材料在不同方向的應用需求。環(huán)氧樹脂/酸酐體系摻雜DPCz、TMPAHDCz和PyB后的模量分別為1113.65、1222.69、1157.01和991.06 MPa;而環(huán)氧樹脂/癸二酸體系分別為2.05、1.01、4.67和1.59 MPa。二者之間的機械性能發(fā)生了明顯的變化,主要原因是柔性基團的引入改變了固化體系的剛性,使體系由脆性材料轉變?yōu)閺椥泽w,擴大了超長有機磷光類玻璃體材料的潛在應用。 


圖4 超長有機磷光類玻璃體材料的形狀記憶、自修復、可回收性能。


  環(huán)氧樹脂/癸二酸體系Tg比較低(29.63 °C  36.98 °C),有利于低溫塑形,扭轉得到螺旋形狀的類玻璃體材料室溫下即可恢復到原始狀態(tài),升高溫度可加速其恢復速度,前后材料的磷光性能不發(fā)生變化,表明了體系具有形狀記憶功能。此外,經(jīng)過熱壓,超長有機磷光類玻璃體在保持良好發(fā)光性能的同時表現(xiàn)出良好的自修復、可回收性能,為可多次使用的超長有機磷光材料發(fā)展奠定基礎。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202201558

  下載:Shape-Memorable, Self-Healable, Recyclable, and Full-Color Emissive Ultralong Organic Phosphorescence Vitrimers with Exchangeable Covalent Bonds

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